OTN 技术在IP 城域网中的应用探究

夏兆祺

（中时讯通信建设有限公司，广东 广州 510000）

1 浅析OTN 技术

OTN 光网络系统是以波分复用技术为基础的实时传送数据信息网的一个基本简称，IP 城域网的一种重要技术应用类型，是泛指在一定时间光域内用户，能够有效实现对其相关整个业务系统数据信号的远程实时光纤复用、传送、监控、路由选择，并且同时能够有效保证其相关业务系统性能指标和相关业务数据生存性、可靠性及安全性的光纤传送数据信息网络[1]。

OTN 技术不仅具备了可提供“管道”的能力，还同时具备有网络组网管理功能。同时，OTN 的技术应用还大大增加了传统网络设备配置的管理等多方面的灵活性，并使其能够随时提供各种网络安全保护、提高网络安全性和实用性，极大程度上降低了传统网络设备建设运营的成本。OTN 的技术引入还具备可以全面改善WDM 网络设备的可控可管理性、业务安全保护、快速实现故障自动定位、快速高效开展业务、网络设备碎片资源整理、减少设备备件种类和数量、降低设备固定资产投资风险、全方位提升业务管理支持等多方面的能力。对OTN 而言不管到底是光子电交叉技术还是新型电子光交叉，在未来几年都将不断有各种更大更高容量的新型OTN 网络设备陆续面世。更重要的是，OTN 技术以光层及电层为基础，这两个重要领域提供了高效率高效果高严谨的管理机制。在充分适应当今全数据业务发展要求的同时，其强大的数据网络技术、支撑服务能力也将对于大数据业务的技术发展进步起到强大的技术性推动促进作用。我们将真正看到，能够同时提供大数据颗粒和高带宽的数据调度与高效管理的OTN 技术不再仅仅是一个点对点的数据网络管道，而是真正发展成为一个能够灵活进行调度、具备数据保护以及网络恢复管理功能的新型光纤数据网络，如图1 所示。

图1 光传送网的概述

2 IP 城域网的发展方向

宽带在IP 城域网通信的应用中具有覆盖面广和灵活性较高两大特点；为了适应IP 城域网络新一代业务的不断开展，根据城域网络通信技术产业发展的不同方向，可以选择采用相应的城域网络通信协议，保证城域网络通信业务的最高服务性和服务质量（QoS），为未来城域网络的进一步推广发展应用奠定坚实基础[2]。通过分布式的接入城域网络，合理配置并有效控制接入城域网络的数据流量。根据城域网络的主要接入业务以及城域网络的各种层次化网络结构，可以合理规划设计各级城域网络的接入带宽空间分布。

IP 城域网将同时承载各种综合接入业务，不仅仅是承载各类大型宽带用户网络接入、IDC、组播、CDN 等宽带用户的网络接入业务，而更主要的特点是还需要同时提供各种IPVPN 用户接入网络业务。IP 城域网可以作为一个综合的多通道业务综合平台，不仅能够提供多种各类宽带用户接入业务手段，如：xDSL、PON、LAN、WirelessLAN 等，还能同时提供本市乃至地区连接国内外的各种IPVPN 接入业务。随着光纤网络数据带宽需求的不断增加，一个传统的GE 端口间的上行已经基本远远无法完全满足基于现有光纤OLT/LAN 的压力需求，OLT/LAN 又因为急需有更多的端口可以进行上联，光缆/光纤纤芯管道之间的压力由此得到明显放大，但如果能够继续考虑采用新的OTN 端口进行下移，既有效率地降低了光缆管道的运作压力，还有效率地解决了纤芯的管道、质量监控管理及网络安全数据保护等诸多关键问题[9]。此外，IPTV/OTT、VoIP 等对产业数据带宽网络容量需求也较大，同一个数据和数字媒体平面、同一光纤综合管道网络中所承载着的电信、移动互联网、电视等多种业务的需求，给产业核心层次的用量拓宽带来了巨大带宽容量压力，我国部分一线大中城市已率先开始部署了一些新型大数据和数字媒体平面网络应用，可以有效率地满足用户对IPTV/OTT、VoIP 等业务带宽容量的需求，但一、二数据数字平面不能直接并行实现同步融合发展，光纤直驱的产业网络基础建设，以及运营管理模式将直接成为新型光纤直驱运营商的重要产业战略网络基础设施资源（其中包括高速光纤/移动光缆综合管道/高速宽纤移动光缆和网络交接箱）快速消耗遭到大量枯竭的结果，因此同时考虑到要引入新型光纤直驱城域网和OTN 技术的网络建设也势在必行。

3 在IP 城域网中的应用

3.1 多种类业务承载

云计算服务技术、高层业务应用融合、万物互联（物联网）等等网络理念的面世与传播，对宽带的使用提出了更高更苛刻的使用要求。网络管理城域运营业务管理网络，所使用的设备网络是两层网络管理结构：光纤网络骨干环+网络接入层环，最终根据预期设计可同时开通实现光纤单波8T 的超大数据容量，可有效率地满足全国城域运营业务对于大数据采集的需求。其中光纤网络骨干环使用的设备是大容量OTN 高速网络管理设备，具备了TB 超高级别超大数据的带宽和高容量的大数据采集交叉，可有效率地满足全国城域运营业务网络数据采集调度传输管理的服务需求[3]。

OTN 等一系列多种网络基础设备，提高了硬件可靠性，实现最大建网设备带宽的不断优化，使硬件升级不断优化演进，一次性的最大建网带宽使用容量可以有效率地保证未来5～10 年的最大建网带宽，可满足发展网络用户的需求，为每个使用IP 网络的用户都能提供可靠超大量的带宽建网容量[10]。通过使用OTN等一系列多种网络设备在线同时组网，保障了100M-100G 速率全范围网络设备业务的灵活性，通过智能联络网管远程管理监控系统实现远程管理网络操作，可实现同一网络设备多套硬件同时在线组网，并且支持多种类型网络设备业务灵活在线接入。目前，许多国家重点干线城市为了发展城域网，已开始大规模建设这些OTN 波分网络，使得这些城域网络及OTN 波分网络能够有着与其他城域及SDH 类似的线路波分机房网络设备，以及相关的综合管理系统架构和波分网络布局规划设计，最终也是为了使得这些城域网上的网络开通者，能够在波分设备管理过程中就能够完全像以前开通其他城域及SDH 类的设备一样简单，使用更小占地面积来开通管理机房的波分设备，更实时高效的OTN 在波分业务管理层面中发挥功能性作用，同时它还能够对具有同时覆盖城域ODU1、ODU2、ODU3、ODU4 级别的波分业务的光交叉综合管理能力与波分数据保护的综合管理能力。能够同时通过承载100Gb/s、40Gb/s、10Gb/s 及2.5Gb/s（均属于承载密度速率）的四种类型业务。100Gb/s、40Gb/s 属于承载密度速率高的业务之一，但是现在100Gb/s 或40Gb/s 的颗粒不能直接进行实施之后的一个交叉，就需要在通过在进行一个交叉后先把100Gb/s、40Gb/s 承载速率转换成一个10×10Gb/s 和4×10Gb/s 的承载速率高的颗粒，之后我们通过实施10Gb/s 的承载速率和该颗粒进行交叉[4]。OTN 还可以高效率承载GE 业务，并且经过全新的网管系统重新配置，它具备以下的优点：可以直接通过组合，使用更灵活化的应用业务触发资源管理调度与业务管理系统，进而深入把握业务从终到端的应用，集成电路的设计成本性与可控性从而得以直接完成。但对于更细小颗粒的商业应用领域功能，诸如质量风险监测与商业系统应用故障风险控制以及管理等，在应用中的能力明显存在不足。因此在城域网应用范围内OTN 已经成为能够完全直接取代大颗粒载波能量分布与负荷承载容量在一个GE 以上的大型颗粒应用领域的技术。

低的商业系统应用功耗、更少的商业应用功能备件，可以直接让OTN 技术进入大型的城域网商业应用领域，这便使得得心应手的功能变得更多了一些起来。随着属于企业级的用户专线、IPTV 电视带宽的不断优化发展和提升，推动很多属于企业级的用户专线直播电视管理业务，逐渐开始脱离纯粹的视频文本和远程视频语音专线业务管理需求，进而转向了远程管理电子白板、会议远程直播专线电视、远程管理视频活动、可视化异地远程管理专线业务、远程活动视频演示、异地专线管理业务团队专线业务活动合作等各类专线电视业务，传统的专线电视端口不能使得很多专线业务管理活动在远程轻松实现，促使很多属于企业级的用户专线电视业务，促进了带宽不断快速优化发展升级，告别原来的只有一个FE 口专线电视端口，逐步向有GE 口的专线端口发展方向快速演进[5]。OTN 开通专线企业网络安全技术需要具备通过同时部署父的端业务接口数据到子的端接口业务数据，波长、子的端业务数据波长的多个端业务安全专线，快速开通连接高端安全专线，以满足连接大数据和高带宽、高质量QoS、高性能网络安全、物理层和数据安全隔离等强大网络功能，因此专线网络技术成为利用大数据和高带宽快速开通连接高端和多业务安全专线的最佳企业网络安全技术综合解决方案选择，如图2 所示。

图2 分组增强型OTN 技术在城域网中的应用

3.2 传入与传输

OTN 网络技术主要能够对两种不同终端设备数据输入输出形式分别进行连接支持，其中一种形式是通过设备的终端直连，另一种的则是通过设备接入在上层和终端汇聚在上层的诸如SDH/PTN 数据网络连接。在数据网架网络结构当中，OTN 数据网络技术是一种承载式的网络，其所需要承载的上层数据网络网架结构主要有诸如SDH、IP 和PTN 等[6]。

通过引入新的OTN 网络技术，能够建设一个OTN 数据网络，以便于让终端数据网络结构扁平化的基本要求能够得到充分满足。引入OTN 的策略关键是为了配置OTN 的线路体系和具备ODUI/OCH 交叉连接作用的节点一起组建OTN 与WDM，为IP 网传输承载高速链路。当一个SDH/PTN 处理网络在同时处理一个GE 以上子集的波长电路中枢控制电路的业务请求时，利用OTN 处理网络不仅可以对每个请求中的业务数据进行统一的处理调度，保护器的功能也同样能够同时实现，这样，光纤和波道资源的最大化应用效果得以实现。在网络的接入层，PON、LAN等宽带通信网络有着比较广泛的设备应用，此种设备应用不仅实现了GE 之间网络的数据上移，与此同时，宽带的设备接入层在设备中也实现了网络下移。在实际用户利用中，GE 网络专线接口的高效性、便利性也使得使用GE 专线接口的用户数量已经出现了明显的快速成长增加。一般通信网络设备网络中的传输线和接口总线距离在500～2000m。GE 处理专线综合业务在每个专线端口和数据局点上所处的两个接口节点BAS 和端口SR 上面就可以直接进行下一步的专线综合数据处理[7]。OTN 多层网络保护技术同样必须具备多层网络业务综合管理保护的实时管理运行能力，利用此多层网络保护技术的用户，仍然可以独立的对所有城域通信网络和无线接入物理层的所有网络宽带资源实际利用情况进行业务综合管理和实施正常运行保护。从具体的整合数据分析以及结果表现来看，利用OTN 整合技术同样可以有效实现GE 端口汇聚，10GE 接口的网络资源，部分用于出口资源处理的部分GE 接口，出口汇聚两个接口和资源，CR 以及部分出口资源汇集管理器10GE 两个汇聚接口间的实时网络资源兼容性和资源匹配也同样可以有效的同时进行技术实现。与此同时，OTN 的网络保护技术同样可以同时提供物理层宽带业务以及保护物理层的多种功能，这样，扁平化宽带无线网络的全球跨区域宽带业务、全球跨区域宽带网络业务物理保护层的能力也就可以得到更加高效率的提升。当前，OTN 设备配置能够展现出极强的灵活性，并且有实现资源共享最大化、时隙交换和包交换以及选择性集成波长三种交叉矩阵。其中，时隙交换和包交换叠加OTN 设备更多的应用在于网络接入层[8]。时隙交换则主要运用到网络汇聚层，而波长交换运用于长途层内。基于融合包交换性能的条件上，使得分组数据的处理实现了边缘化，为用户提供更加便利的业务传输服务，进一步简化网络层次，最终实现传输网OPEX 和CAPEX 下降到最大限度，如图3 所示。

图3 融合VC 交叉功能的OTN 系统技术应用

4 结语

随着人们各类生产活动和日常生活对网络承载能力以及网络高速率传输提出的更高要求，需要加快建设发展IP 城域网，但与此同时，也会一定程度上加大IP 城域网的发展压力。而在IP城域网的多层次应用中OTN 技术自身有着得天独厚的优势和先进性：能够提高网络传输能力，提高网络承载能力，提高效率等等。总之，OTN 技术对IP 城域网的发展能够起到极大的推动促进作用。因此，OTN 技术的深层次建设与IP 城域网的深层次建设是息息相关、难舍难分的。未来，随着科技创新的发展进步，OTN 技术会继续完善发展，不断适应IP 城域网的发展进度，并且会不断深入应用在IP 城域网中，满足人们对网络的各种需求，最终起到能够给予人们良好的舒适的网络体验。